JP6203504B2

JP6203504B2 - 分岐装置

Info

Publication number: JP6203504B2
Application number: JP2013029504A
Authority: JP
Inventors: 芳則前田; 輝男亀井
Original assignee: Cosmo Koki Co Ltd
Current assignee: Cosmo Koki Co Ltd
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: JP2014156924A

Description

本発明は、穿孔部を介して流出する流体を制御可能な分岐装置に関する。

近年、流体管の分岐作業において、周方向に分割する第１及び第２分割ケースから成る密閉ケース（ケース体）と、第１分割ケースの分岐管部（分岐部）の周りに沿って設けられるゴムリング（密封リング）と、既設管（流体管）と密閉ケースとの間を周方向に亘って移動する円弧状の弁体と、を備え、弁体を回動移動させて分岐管部を開閉することで既設管の開口（穿孔部）から流出する流体を制御する分岐装置が多用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４６３１０６７号公報（第１１頁、第９図）

しかしながら、分岐装置の取り付け工事においては、分岐管部に別体の接続管等を取付けるとともに、閉塞状態の弁体に対し分岐管部側から流体を注入し、その接続管と分岐管部との接続状態を確認する圧力試験等が行われるため、分岐管部側から弁体に対して予想以上に高い流体圧が加わる場合が想定されるばかりか、流体が分岐管部側から逆流する際における弁体の使用も排除できず、このような場合、特許文献１の分岐装置にあっては、ゴムリングと弁体との当接部が既設管側からの流体圧に対して高いシール性能を発揮するものの、圧力試験等によりゴムリングと弁体との当接部に分岐管部側から流体圧を受けると、弁体とゴムリングとが離間する方向に動くためシール性能が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、流体管側及び分岐部側からの流体圧に対して確実に密封状態を保つことができる分岐装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の分岐装置は、
流体管の穿孔部を密封状に囲繞した状態で前記流体管の外周面に設けられるケース体と、前記ケース体から延設され前記穿孔部と連通する分岐部と、前記ケース体に設けられ前記流体管の外周面に沿って移動可能な略円弧状の弁体と、前記分岐部の分岐口を取囲むように前記ケース体に取付けられる座部及び前記弁体側に位置するシール部からなり環状の弾性体からなる密封リングと、を備え、前記流体管側と前記分岐部側との間で前記分岐口を介して前記ケース体内に出入する流体を、前記弁体によって制御する分岐装置であって、
前記ケース体には、前記密封リングの座部を固定する係止溝が前記分岐部の分岐口を取囲むように配設されており、
前記密封リングは、前記流体管側及び前記分岐部側の側面における前記座部及び前記シール部の境目に、前記密封リングの周方向に沿って切欠き溝が形成されており、
前記密封リングにおけるシール部は、前記係止溝の開口から前記ケース体内に突設されるとともに、該密封リングの環状方向に沿って溝部が形成されており、該溝部によって、少なくとも、湾曲形状の先端部を有する前記流体管側の密封頭部と、湾曲形状の先端部を有する前記分岐部側の密封頭部とが形成されており、
それぞれの前記密封頭部は、該密封頭部の根元が前記切欠き溝及び前記溝部により肉薄となり、前記切欠き溝を基点としてそれぞれ独立して個別に変形可能となっており、
前記係止溝の底部には前記係止溝に沿うように凸条が設けられ、前記密封リングの前記座部の底面部に形成された凹部が前記凸条に嵌合していることを特徴としている。
この特徴によれば、流体管側の流体圧が高い場合にあっては弁体が密封リングのシール部正面方向に押圧されるため、シール部における密封頭部で確実に流体を密封できるとともに、分岐部側の流体圧が高い場合には、その流体圧により分岐部側の密封頭部が弁体に押し付けられることになる。そのため、分岐装置であっては流体管側及び分岐部側からの流体圧に対してそれぞれ密封状態を確実に保つことができる。
また、この特徴によれば、密封リングの凹部と設置溝の凸条との凹凸嵌合により、密封リングと設置溝との間の流体の回り込みを確実に防止できる。
また、この特徴によれば、前記溝部と切欠き溝により分岐部側の密封頭部の根元が肉薄となり、分岐部側の密封頭部が切欠き溝を基点として変形し易く、分岐部側から加わる流体圧により生じる弁体への押し付け能力が向上する。
更に、この特徴によれば、前記密封頭部が湾曲形状に形成されているため、弁体と密封頭部との接触面積が少なくなり、弁体の開閉時における密封頭部の巻き込みが防止されることになる。

実施例１における分岐装置を示す平面図である。分岐装置を示す側断面図である。第１分割ケースの内側面を示す背面図である。第１分割ケースの係止溝に密封リングが嵌合された状態を示す側断面図の要部拡大図である。（ａ）は、弁体を示す一部断面の正面図であり、（ｂ）は、同じく側面図である。第１分割ケースに弁体が収容された状態を示す側断面図である。（ａ）は穿孔部の閉塞状態を示す側断面図であり、（ｂ）は穿孔部の開放状態を示す側断面図である。穿孔部の閉塞状態における弁体と密封リングとの当接状態を示す側断面図の要部拡大図である。密封リングの変形例を示す正面断面図である。

本発明に係る分岐装置を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る分岐装置につき、図１から図８を参照して説明する。図１及び図２に示すように、分岐装置１は、流体管２の穿孔部２ａを密封状に囲繞したケース体３内で断面視略円弧上に形成された弁体４を流体管２の外周面に沿って回動させ、ケース体３から延設された分岐部３ｃの分岐口３ｄを開放もしくは閉塞し、穿孔部２ａと分岐部３ｃに接続された分岐管５との連通状態を制御する装置である。

流体管２は、例えば、地中に埋設される上水道用のダクタイル鋳鉄製であり、断面視略円形状に形成され、内周面が粉体塗装あるいはモルタル層で被覆されている。尚、流体管は、その他鋳鉄、鋼等の金属製、あるいは石綿、コンクリート製、塩化ビニール、ポリエチレン若しくはポリオレフィン製等であってもよい。更に尚、流体管の内周面はモルタル層に限らず、例えばエポキシ樹脂等により被覆されてもよく、若しくは適宜の材料を粉体塗装により流体管の内周面に被覆してもよい。また、本実施例では流体管内の流体は上水であるが、流体管の内部を流れる流体は必ずしも上水に限らず、例えば工業用水や農業用水、下水等の他、ガスやガスと液体との気液混合体であっても構わない。

図２に示されるように、ケース体３は、第１分割ケース３ａと第２分割ケース３ｂとから成り、その内周面が流体管２の外周面から所定間隔離間した状態で取付けられている。尚、ケース体３は、３体以上の複数の分割されたケース体からなる分割構造であってもよいし、若しくは分割構造を有さず、鋳型、或いは、溶接加工や機械加工等で連続形成されていても構わない。更に尚、ケース体３の材質はダクタイル鋳鉄等の金属材により構成されているが、流体管の材質に応じて適用されるものであれば、上記で説明した流体管と同様に種々の材質であってもよい。

図２及び図３に示されるように、第１分割ケース３ａには、流体管２の管軸と直交方向に延びて分岐部３ｃが設けられており、この分岐部３ｃに分岐管５が挿入され、シール部材９，離脱防止具１０によって密封状に接続されている。また、第１分割ケース３ａの内周面には、分岐部３ｃの分岐口３ｄの外縁に沿って設けられる環状の係止溝３ｅが形成されている。この係止溝３ｅは、その開口が流体管２側を向くように分岐部３ｃの内周面の曲面形状に沿って形成されているとともに、その底面部には、前記開口に向けて突設する凸条３ｆが周方向に沿って形成されている。

また、係止溝３ｅと分岐口３ｄとの間には、第１分割ケース３ａの管壁を貫通する貫通部３ｇが設けられ、貫通部３ｇには駆動ギアユニット６が設けられている。この駆動ギアユニット６は、貫通部３ｇを密封状に蓋をする蓋部材６１と、蓋部材６１に対し回転自在に取付けられる回転軸６２と、回転軸６２におけるケース体３側の端部に設けられるウォームギア６３と、蓋部材６１に対して固定される取付け具を介して回転自在に取付けられウォームギア６３と噛合するウォームホイール６４（駆動ギア部）と、から構成されており、回転軸６２におけるウォームギア６３と対向する側の端部を第１分割ケース３ａの外方から操作することで、ウォームホイール６４が回動可能となっている。

また図３に示されるように、第１分割ケース３ａにおける流体管２の管軸方向の両端部には、弁体４を周方向に移動可能に支持する支持部３ｈが設けられている。この支持部３ｈは、流体管２の周方向に沿った形状を成し、分岐口３ｄの径方向に向けて突設されており、図６に示されるように弁体４の下面が支持部３ｈに摺動しながら周方向に移動可能になっている。尚、本実施例では第２分割ケース３ｂには支持部３ｈが形成されていないが、第２分割ケース３ｂにも同様に支持部３ｈが形成され、弁体４が第２分割ケース３ｂにまで移動可能になっていてもよい。

図４に示されるように、係止溝３ｅには、弾性体から成る密封リング７が嵌合されて設置されている。尚、係止溝３ｅと密封リング７との間にゴム用接着剤を介在させ補強してもよい。この密封リング７は、係止溝３ｅに取付けられる座部７ａと、弁体４と当接可能なシール部７ｂと、密封リング７の両側面における座部７ａ及びシール部７ｂの境目に設けられる切欠き溝７ｃ，７ｃと、から主に構成されている。この座部７ａの底面には、周方向に沿って連続する凹部７ｄが形成されており、凹部７ｄを挟んだ両側の底面部７ｊ，７ｋは、それぞれ変形可能となっている。また、この凹部７ｄを凸条３ｆに密着嵌合させた状態で密封リング７が係止溝３ｅに設置されている。

シール部７ｂは、係止溝３ｅの開口からケース体３内に突設した部分であり、シール部７ｂには、周方向に沿って溝部７ｅが形成されており、この溝部７ｅを挟んだ流体管２側と分岐部３ｃ側とに密封頭部７ｆ，７ｇが二股に分岐するように設けられている。この密封頭部７ｆ，７ｇは、先端部が湾曲した形状に形成されているとともに、切欠き溝７ｃ，７ｃを基点としてそれぞれ独立して個別に変形可能となっている。このように、密封頭部７ｆ，７ｇは、その根元が切欠き溝７ｃ，７ｃ及び溝部７ｅにより肉薄となっているため変形しやすくなっている。

図２及び図５に示されるように、弁体４には、前述したウォームホイール６４と貫通部３ｇを介して噛合する従動ギア部４ａが外周面に沿って形成されており、ウォームホイール６４の回動に伴って流体管２の外周面に沿って回動移動するようなっている。また、図５及び図６に示されるように、この弁体４における流体管２の管軸方向の両端部には、弁体４の回動の進行方向にテーパ面４ｃを有するストッパ部４ｂが設けられており、このストッパ部４ｂは、弁体４の閉塞状態時（図２及び図７（ａ）を参照）において、支持部３ｈにテーパ面４ｃから漸次乗り上げるようになっている。これにより、弁体４が分岐部３ｃ側に押し出されるように支持され、弁体４の外周面が密封頭部７ｆ，７ｇを互いに離間するように漸次押し潰し、穿孔部２ａを介して流出する流体が分岐管５に漏れ出すことが確実に防止される。尚、このストッパ部４ｂは、必ずしも設けられるものに限らない。

図７（ａ）に示されるように、弁体４の閉塞状態においては、穿孔部２ａを防錆するために取付けられた防錆コア８によって弁体４の内周面が押圧される状態となっており、弁体４がさらに分岐部３ｃ側に押し出されるように支持される。これにより、弁体４の外周面がさらに密封頭部７ｆ，７ｇを互いに離間するように押し潰すようになる。また、図７（ｂ）に示されるように、弁体４の開放状態においては、穿孔部２ａと分岐管５とが連通状態となる。尚、例えば、外周面に亜鉛溶射が施されている流体管では、犠牲陽極の効果が大きいので、この防錆コア８は不必要となり設けられていなくてもよい。

さらに、密封頭部７ｆ，７ｇが湾曲形状に形成されていることにより、弁体４との接触面積が小さくなり、前記摩擦力を抑えることができるようになっている。したがって、弁体４との摺動により例えば密封頭部７ｆ，７ｇがめくれるように変形することを防ぐことができるとともに、弁体４を容易に操作することができる。

また、密封頭部７ｆ，７ｇの湾曲形状により密封頭部７ｆ，７ｇが弁体４の従動ギア部４ａに干渉し、密封リング７が係止溝３ｅから脱落することを防止できる。

ところで、弁体４の閉塞状態において、分岐管５側から流体を注入する圧力試験や、分岐管５を流れる流体の逆流等により、弁体４に対して流体管２側の流体圧よりも高い圧力がかかることが想定される。その場合には、図８の矢印に示されるように、分岐部３ｃ側からの流体圧により弁体４に対して押し上げる力が働くようになるとともに、分岐管５側の密封リング７に対して流体管２側に移動させる力が働くようになる。つまり、弁体４と密封リング７とが離間するようになる。

この場合には、前述したように密封リング７は、分岐管５側からの流体圧により密封頭部７ｇが単独で弁体４に押し付けられることになり、弁体４が若干押し上げられても密封頭部７ｇが弁体４に追従し、密封状態を保つことができる。さらに、密封頭部７ｇは、その根元から変形しやすくなっているため、分岐管５側からの流体圧により密封頭部７ｇが弁体への押し付けられやすくなり、密封頭部７ｇの密封能力が高い。

また、例えばこの密封頭部７ｇが弁体４に追従したことにより密封頭部７ｇと係止溝３ｅとの間に隙間が形成されても、密封リング７の凹部７ｄと係止溝３ｅの凸条３ｆとが凹凸嵌合しているため、分岐部３ｃ側の流体が前記隙間を介して回り込んでもその流体が反対側に流出することを防止できる。

また、分岐部３ｃ側からの流体圧により密封リング７を流体管２側に移動させる力が働いた場合、密封リング７の密封頭部７ｇ側の移動が凸条３ｆにより停止されるとともに、流体管２側の密封頭部７ｆには影響を与えず、流体管２側の密封状態も維持されたままにすることができる。このように溝部７ｅと凹部７ｄとを基点に密封リング７における流体管２側及び分岐部３ｃ側が独立して個別に変形することができ、流体管２側及び分岐部３ｃ側のどちらから流体圧が受けても、相互に影響を与えることがない。

尚、密封リングの変形例として次のようなものもある。図９に示されるように、密封リング７１は、シール部７１ｂが溝部７１ｅの流体管２側に配される断面視略矩形状の密封頭部７１ｆを備えているとともに、この密封頭部７１ｆ側の側面は平坦面となっている。したがって、密封頭部７１ｆは変形しにくくなっている。また、溝部７１ｅの分岐部３ｃ側には、密封頭部７ｇが配されている。このように、密封リング７１の流体管２側を従来の密封リングの形状とし、分岐部３ｃ側からの流体圧に対して密封頭部７ｇが密封できる構成としてもよい。このように、シール部７１ｂは、溝部７１ｅを挟んだ両側が対称形状に形成されるものでなくともよい。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、流体管２にケース体３を取付けた後、分岐部３ｃに所定の穿孔装置を接続し、不断流状態で穿孔部２ａを形成してもよい。

また、凹部７ｄを座部７ａの底面に２以上の複数条設け、密封リング７と係止溝３ｅとの間に回り込んだ流体が滞留できる領域を形成し、流体が反対側に流出しないようにしてもよい。

また、シール部７ｂに溝部７ｅを複数条設け、３つ以上の密封頭部を形成してもよい。

１分岐装置
２流体管
２ａ穿孔部
３ケース体
３ａ第１分割ケース
３ｂ第２分割ケース
３ｃ分岐部
３ｄ分岐口
３ｅ係止溝
３ｆ凸条
４弁体
４ａ従動ギア部
４ｂストッパ部
４ｃテーパ面
５分岐管
６駆動ギアユニット
７密封リング
７ａ座部
７ｂシール部
７ｃ，７ｃ切欠き溝
７ｄ凹部
７ｅ溝部
７ｆ，７ｇ密封頭部
７ｊ，７ｋ底面部
６４ウォームホイール（駆動ギア部）
７１密封リング
７１ｂシール部
７１ｅ溝部

Claims

流体管の穿孔部を密封状に囲繞した状態で前記流体管の外周面に設けられるケース体と、前記ケース体から延設され前記穿孔部と連通する分岐部と、前記ケース体に設けられ前記流体管の外周面に沿って移動可能な略円弧状の弁体と、前記分岐部の分岐口を取囲むように前記ケース体に取付けられる座部及び前記弁体側に位置するシール部からなり環状の弾性体からなる密封リングと、を備え、前記流体管側と前記分岐部側との間で前記分岐口を介して前記ケース体内に出入する流体を、前記弁体によって制御する分岐装置であって、
前記ケース体には、前記密封リングの座部を固定する係止溝が前記分岐部の分岐口を取囲むように配設されており、
前記密封リングは、前記流体管側及び前記分岐部側の側面における前記座部及び前記シール部の境目に、前記密封リングの周方向に沿って切欠き溝が形成されており、
前記密封リングにおけるシール部は、前記係止溝の開口から前記ケース体内に突設されるとともに、該密封リングの環状方向に沿って溝部が形成されており、該溝部によって、少なくとも、湾曲形状の先端部を有する前記流体管側の密封頭部と、湾曲形状の先端部を有する前記分岐部側の密封頭部とが形成されており、
それぞれの前記密封頭部は、該密封頭部の根元が前記切欠き溝及び前記溝部により肉薄となり、前記切欠き溝を基点としてそれぞれ独立して個別に変形可能となっており、
前記係止溝の底部には前記係止溝に沿うように凸条が設けられ、前記密封リングの前記座部の底面部に形成された凹部が前記凸条に嵌合していることを特徴とする分岐装置。